硅太阳能电池

1、硅太阳能电池、目录、硅太阳能电池的分类和介绍，多晶硅薄膜硅太阳能电池的制造和应用，硅太阳能电池的发展历史，一、太阳能电池的发展历史，1839年法国物理学家贝克勒尔首次发现了光电动势。 1954年美国贝尔研究所制作了第一个单晶硅太阳能电池。 1958年，中国开发了第一个单晶硅，开发的电池主要用于空间领域。 70年代末，中国与国际同步开展了砷化镓太阳能电池的研究，该电池具有很高的光吸收系数，1999年，22cm2电池的转换效率达到了22%。 1975年宁波、开封相继成立了太阳能电池工厂，电池制造技术模仿早期的空间电池生产技术，太阳能电池的应用开始从空间降落到地面。 80年代末期，国内引进了很多太阳

2、能电池生产线，生产能力从原来的数百KW (千瓦)一下子上升到4.5MW，这种生产能力持续到2002年，产量只有2MW左右。 1999年，保定天威英利新能源有限公司建设了“多晶硅太阳能电池和应用系统示范工程”项目，2003年12月正式通过国家检验，全面生产，填补了中国无法商业化的多晶硅太阳能电池的空白。 2002年9月尚德第一条10MW太阳能电池生产线正式生产，生产能力相当于过去4年全国太阳能电池产量的总和，一口气把我国和国际光电产业的差距缩短了15年。 2004年1月19日，中国第一个12对棒多晶硅高效节能大还原炉在硅高科试验成功，各技术指标达到国际先进水平。 到目前为止，中国人掌握了美国、日

3、本、德国等垄断的20多年的多晶硅生产的核心技术。 2005年，国内第一个300吨多晶硅生产项目在洛阳硅生产，揭开了中国多晶硅大发展的序幕。 2005年12月14日，无锡尚德在美国纽约证券交易所上市，成为中国内地第一家在纽约证券交易所上市的民间高科技企业。 从此，国内太阳能电池的生产和研发也进入了高速公路。 2007年，中国太阳能电池产量约占世界总产量的三分之一，成为世界第一的太阳能电池生产国。 二、太阳能电池分类：1 .硅单晶太阳能电池介绍：转换效率最高，技术最成熟的高性能取决于与高质量硅单晶材料相关的成熟加工处理工艺的制作，一般表面组织化，发射区域钝化， 采用分区掺杂等技术开发的主要是：平面

4、单晶硅电池、埋槽栅电极单晶硅电池、单晶硅太阳能电池的优点和缺点：转换效率最高的缺点：单晶硅成本高，难以大幅度降低成本的解决：寻找替代品传统的硅太阳能电池兼具坚硬、重、不透明、2 .多晶硅太阳能电池的轮廓、多晶硅太阳能电池是单晶硅电池的高转换效率和长寿命，以及非晶硅薄膜电池的材料制造过程比较简单等优点的下一代电池， 转换效率一般为15%左右，比单晶硅太阳能电池稍低，所以没有明显的效率降低的问题，有可能用廉价的基板材料制造，比单晶硅电池成本低得多，比非晶硅薄膜电池效率高。 另外，多晶硅太阳能电池的寿命也比单晶硅太阳能电池短。 3 .多晶硅薄膜太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池使多晶硅薄膜在低成本的基

5、板材料上生长，作为太阳能电池的活性层使用比较薄的结晶硅层，不仅维持了结晶硅太阳能电池的高性能和稳定性，而且材料的使用量大幅度减少，显着降低了电池成本。 多晶硅薄膜太阳能电池的工作原理和其他太阳能电池一样，根据太阳光和半导体材料的作用形成光伏效应。 光和半导体的相互作用产生光载流子。 产生的电子空穴对相对于半导体内形成的势垒分为两极时，两极间产生电位，称为光电效应，简称为光电效应。不同的是，单晶、多晶太阳能电池板的寿命一般为25年，非晶硅一般为10年，单晶和多晶转换效率高，但价格高，能量回收期间长，非晶太阳能转换率低，但价格低，潜力大，能量回收期间在强烈的阳光下，单晶式太阳能电池板能够将比非晶式

6、多2倍以上的太阳能转换成电能，但遗憾的是，单晶式的价格比非晶式高2、3倍以上，并且在阴天的情况下，非晶式反而能够收集与结晶式同样多的太阳能。 三、多晶薄膜硅太阳能电池的基本原理：通过基本原理光生伏特效应PN结的光生伏特效应光的照射，在半导体p-n结的两端产生电位差的现象。 硅材料是半导体材料，太阳能电池发电的原理主要利用这种半导体的光电效应。 一般的半导体的分子结构是，在硅结晶上添加其他杂质，例如硼(黑色或银灰色固体，熔点2300，沸点3658，密度2.34g/cm，硬度仅次于金刚石，在室温下稳定，与氮、碳、硅发生作用，在高温下硼与很多金属和金属氧化物反应，金属硼这些化合物通常是高硬度、耐熔化

7、、高导电率、化学惰性物质。 )如果添加磷等硼，硅结晶中就会存在空穴。 在图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示被硅原子旁边包围的四个电子，黄色电荷表示被取入的硼原子，由于硼原子的周围只有三个电子，因此产生如图所示的蓝色空穴，该空穴因为没有电子而变得不稳定，导致电子同样，如果导入磷原子，由于磷原子有5个电子，所以一个电子变得非常活跃，形成N(negative )型半导体。 黄色是磷的原子核，红色是多馀的电子，如下图所示，p型半导体中空穴多，n型半导体中含有很多电子，p型和n型半导体结合后，接触面上形成电位差的是PN结。 p型和n型半导体结合后，在两种半导体的界面区域形成特殊的薄层，界面的p型侧带负电

8、，n型侧带正电。 这是因为p型半导体空穴多，n型半导体自由电子多，出现了浓度差。 当n区的电子向p区扩散时，p区的空穴向n区扩散，扩散时形成n指向p的“内电场”，阻止扩散的进行。 达到平衡后，会形成这种特殊的薄层，形成电位差，形成PN结。 当晶片接收光时，在PN结中，n型半导体的空穴移动到p型区域，p型区域的电子移动到n型区域，电流从n型区域流过p型区域。 PN结形成电位差，形成电源。 四.结晶硅太阳能电池的制造工艺、一.多晶硅薄膜太阳能电池的制造、低压化学气相沉积法(LPCVD )化学气相沉积法等离子体增强学气相沉积法(PECVD )以外，液相外延法(LPPE )和溅射沉积法也可以用于多晶硅

9、薄膜电池的制造。 化学气相生长：反应气体SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4 (在一定的保护气氛下)硅原子堆积在加热了的基板上的基板材料一般优选Si、SiO2、Si3N4等. 很难在非硅基板上形成大的晶粒，晶粒间容易形成空隙。 解决方法：用LPCVD得到薄的非晶硅层，对非晶硅层进行退火，在大晶粒种的结晶上沉积厚的多晶硅薄膜，因此再结晶技术一定是重要的一环(固相结晶法、中区熔融再结晶法)，工艺特征：多晶硅薄膜电池采用再结晶技术德国弗赖堡太阳能研究所使用地域馆再结晶技术在FZSi基板上制造的多晶硅电池转换效率为19%，日本三菱公司用这种方法制造电池，效率达到了16.42%。 多晶硅薄膜电池生产现场，2 .转换效率提高的工艺主要是单晶硅表面微细结构处理和分割掺杂技术德国弗兰霍夫弗赖堡太阳系统研究所将世界顶级的电池转换效率保持在23%以上，最大值为23.3%京瓷公司制造的大面积(225cm2 单晶太阳能电池转换效率达19.44%北京太阳能电池研究所研制的平面高效单晶硅电池(2cmX2cm )转换效率达19.79%，沟槽埋入栅电极晶体硅电池(5cmX5cm )转换效率达8.6%， 5、硅太阳能电池的应用是多晶硅太阳能电池卫星接收天线，目前太阳能电池的应用